Wie können bitweise Operationen an Gleitkommazahlen in C/C durchgeführt werden?

Bitweise Operationen auf Gleitkommazahlen in C/C

Eine häufige Herausforderung bei der Programmierung ist bekanntlich die Manipulation von Daten auf Bitebene als bitweise Operationen. Allerdings zielen diese Operationen typischerweise auf ganzzahlige Datentypen ab, was zu der Frage führt, wie man bitweise Operationen an Gleitkommazahlen durchführt.

Compilerfehler bei bitweisen Gleitkommaoperationen

Beim Versuch, eine bitweise Operation für eine Gleitkommazahl auszuführen, geben C/C-Compiler normalerweise einen Fehler aus. Beispielsweise generiert der folgende Code:

float a = 1.4123;
a = a & (1 << 3);

einen Compilerfehler, der besagt, dass der Operand des bitweisen Operators „&“ nicht vom Typ „float“ sein kann.

Casting zur Ganzzahldarstellung

Ein Ansatz zur Überwindung dieses Fehlers besteht darin, die Gleitkommazahl vor der bitweisen Anwendung in einen Ganzzahltyp umzuwandeln Betrieb. Zum Beispiel:

float a = 1.4123;
a = (int)a & (1 << 3);

Dadurch wird die bitweise Operation an der ganzzahligen Darstellung der Zahl ausgeführt, die durch Abrunden des Gleitkommawerts erhalten wird. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Operation jetzt für eine Ganzzahl und nicht für den ursprünglichen Gleitkommawert ausgeführt wird.

Neuinterpretation der Speicherdarstellung

Ein anderer Ansatz besteht darin, die neu zu interpretieren Gleitkommazahl als Folge von Bytes. Dies kann mithilfe einer Union erreicht werden, wie unten gezeigt:

union {
    float f;
    unsigned char bytes[sizeof(float)];
} u;

Durch den Zugriff auf das Byte-Array ist es möglich, die Rohspeicherdarstellung der Gleitkommazahl zu ändern und effektiv bitweise Operationen an ihrer Binärdarstellung durchzuführen.

Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass Gleitkommazahlen selbst in C/C keine bitweise Darstellung auf Sprachebene haben. Die oben beschriebenen Techniken bieten lediglich eine Möglichkeit, die Speicherdarstellung dieser Zahlen zu manipulieren.

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